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技術 熱変換発電セルの内部集電構造及び製造方法

出願人 コリアインスティテュートオブエナジーリサーチ
発明者 キム、ソンドンウ、サングクキム、セヨンジュ、ジョンフンハン、インソブソ、ドゥウォンソ、ミンス
出願日 2013年8月12日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2013-167250
公開日 2015年1月22日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2015-015224
状態 特許登録済
技術分野 燃料電池(本体) 熱電素子 特殊な電動機、発電機 一次電池(その2)
主要キーワード アノダイジング 廃温水 熱電気変換素子 カーボンリング 駆動部位 作用流体 電気発生装置 陽電気
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図面 (6)

課題

熱変換発電セル内部電極による集電損失を低減する。

解決手段

内部電極、固体電解質外部電極を含むチューブ型熱変換発電セル200の内部集電構造であって、前記チューブ型熱変換発電セルの内部電極に密着する第1集電体120、前記多孔性の第1集電体をチューブ型熱変換発電セルに内部固定して前記内部電極に密着させる第2集電体110、前記第1集電体と前記第2集電体との間に位置する伝導媒介体であるリードワイヤ130を含む内部集電構造を用いることによって、内部集電構造の集電体が熱変換発電セルの内部電極と密着して接触が円滑になされ、集電体と連結される伝導媒介体であるリードワイヤの締結方法が容易であり、従来の内部集電の困難を解決することができる。

概要

背景

MTEC(Alkali Metal Thermal to Electric Converter)は、熱エネルギーから電気エネルギー生産することが可能な熱変換電気発生装置である。

イオン伝導性を有するベータアルミナ固体電解質(Beta−Alumina Solid Electrolyte:BASE)の両端に温度差を与えれば、セル内部に充電されているNaの蒸気圧の差によってNa+イオンになってから電解質を介して陰極から陽極拡散後、中性化される過程電気が発生する。

この時、低電圧大電流が発生するが、直列並列に連結してモジュール化する場合、大容量発電が可能である。

AMTEC技術は、宇宙用電力源として開発がスタートした技術であって、単位面積当たり高い電力密度、高効率、安定性を保持するという長所がある。

また、熱源は、太陽エネルギー化石燃料廃熱地熱原子炉など多様な熱源を使用できるという長所があり、既存の発電方式とは異なり、タービンモーターのような駆動部なしに電気を生産することができる発電セルから構成され、熱と接触される部位から直接電気を生産することができ、直列又は並列でモジュール化する場合、数kWから数百MW規模の大容量発電が可能である。

廃熱の形態は、排ガス排空気廃温水廃蒸気などがあり、生産工程の製品顕熱反応熱もまた廃熱に分類され、これらの廃熱回収は、腐食性物質を含むか否か、温度及び流量の条件により適用可能な熱交換器の形態及び規格材質なども多様に適用されている。

このような廃熱利用装置としては、廃熱回収器全熱交換器ヒートパイプ式熱交換器などがあり、特別な場合に別途回収システムが考慮されている。

AMTECは、高品質の電気を熱源から直接生産して効率を上げることができ、既存の水力発電火力発電原子力発電潮力発電風力発電などの発電技術を代替できる有望な技術として台頭している。

AMTEC発電技術の特徴のうちの一つは、他の熱電気変換素子に比べて簡単な構造を持ちながらも高いエネルギー変換効率を有することである。

特に太陽電気変換システム(solar thermal power plant)と比較すると、タービンなどの機械的駆動部が必要なく、熱電素子(thermoelectric device)と比較すると、高容量、高効率のシステムに適用することができるという長所がある。

AMTECで電気を生産する過程を具体的に見てみると、Na蒸気が熱源によって高温高圧領域である蒸発器蒸気状態に変わって、Na+がベータアルミナ固体電解質で通過し、自由電子は陰極(anode)から電気負荷で通過して陽極(cathode)に戻ってきて低温低圧領域のベータアルミナ固体電解質の表面から出るイオンと再結合して中性化される過程で電気を発生する。

電気を発生するエネルギー源又は原動力(driving force)は、熱変換発電機内部にNaの蒸気圧が最も大きく作用し、また、作用流体濃度差、温度差によってNaが固体電解質を通過する過程で発生する自由電子を電極を通じて集電することによって発電が可能となる。

固体電解質には、ベータアルミナ(Beta−Alumina)とNASICON(Na super−ionic conductor)が使用される。

しかし、NASICONは長時間高温露出した時、結晶構造の安定性が問題になっている実情である。

ベータアルミナには、beta’−aluminaとbeta’’−aluminaの二種類がある。

beta’
’−aluminaが層状構造がさらに発展しており、Na+イオンの伝導性がはるかに良いため、一般的に使用されている。

中性のNa蒸気は、低圧領域凝縮器内表面で冷却によって凝縮され、毛細管ウィックにより蒸発器に移動して蒸発器で再び蒸気状態に変わる過程を繰り返すことになる。蒸発器の温度は900〜1100Kの範囲にあり、凝縮器の温度は500〜600Kになるのが一般的である。

また、AMTECの熱変換電気発生効率は40%まで可能であり、出力密度が高く、別途の駆動部位が必要ない簡単な構造という長所などを有している。

AMTECの熱変換発電セルで使用されるチューブ型電池は、一般的に内部電極、電解質、外部電極で構成される。この時、電池から発生する電気を集電するためには、内部電極と外部電極を導体を利用して電気的に連結しなければならないが、チューブ形態の電池の内側面に形成されている内部電極を電気的に連結するには、技術的に困難がある。

チューブ型固体酸化物燃料電池SOFC)の場合、従来の集電体円筒形の形状を有する集電体を使用し、AMTECの場合、まだ明確に公開されていない状態である。

従来の技術は、単位セル及びシステムの重さを増加させ、多くの製作費用を必要とし、経済性及び単位重量当たりの出力密度低下の要因になり得る。

特許文献1は、多孔性ポリマーウェブ集電体及びその製造方法に関するものであって、特に3次元ネットワーク構造を有する多孔性ポリマーウェブを熱圧着した後に導電膜を形成するに従い電気伝導度が高く、マクロポア(macro−pore)がよく発達して電解質の浸透が容易になされる多孔性ポリマーウェブ集電体及びその製造方法で繊維成形性高分子物質放射して得られたナノ繊維からなり、微細気孔を有する多孔性ポリマーウェブ、及び前記多孔性ポリマーウェブに導電性を付与するために金属を蒸着して形成された導電膜を含むことを特徴とする。しかし、高温の環境で容易に損失なしに電気を集電する方法に関する問題点は依然として残っている。

概要

熱変換発電セルの内部電極による集電損失を低減する。内部電極、固体電解質、外部電極を含むチューブ型熱変換発電セル200の内部集電構造であって、前記チューブ型熱変換発電セルの内部電極に密着する第1集電体120、前記多孔性の第1集電体をチューブ型熱変換発電セルに内部固定して前記内部電極に密着させる第2集電体110、前記第1集電体と前記第2集電体との間に位置する伝導媒介体であるリードワイヤ130を含む内部集電構造を用いることによって、内部集電構造の集電体が熱変換発電セルの内部電極と密着して接触が円滑になされ、集電体と連結される伝導媒介体であるリードワイヤの締結方法が容易であり、従来の内部集電の困難を解決することができる。

目的

AMTEC発電技術の特徴のうちの一つは、他の熱電気変換素子に比べて簡単な構造を持ちながらも高いエネルギー変換効率を有することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

内部電極固体電解質外部電極を含むチューブ型熱変換発電セルの内部集電構造において、前記チューブ型熱変換発電セルの内部電極に密着する第1集電体と、前記第1集電体をチューブ型熱変換発電セルの内部に固定して前記内部電極に密着させる第2集電体と、前記第1集電体と前記第2集電体との間に位置する伝導媒介体であるリードワイヤとを含むことを特徴とする、内部集電構造。

請求項2

第1集電体は、多孔性構造として、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタニウム(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、水銀(Hg)、アルゴン(Ar)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、リチウム(Li)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)のうち少なくとも何れか一つ以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項3

前記第2集電体は、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタニウム(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、水銀(Hg)、アルゴン(Ar)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、リチウム(Li)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、ロジウム(Rh)、イリジウム(In)のうち少なくとも何れか一つ以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項4

前記第2集電体は、弾性及び/又は伝導性を有する金属であって、孔が形成された構造であることを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項5

前記固体電解質は、ベータアルミナ系又はNASICON系固体電解質の何れか一つであることを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項6

前記内部電極及び/又は外部電極は、Mo、Ni、Al、PtW、RhW、TiC、TiN、SiN、RuO、Ru2O、Rh2Wのうち少なくとも何れか一つ以上を含むことを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項7

前記チューブ型熱変換発電セルは、チューブ形態である金属支持体と、前記金属支持体の内部表面に形成された内部電極と、前記金属支持体の外部表面に形成された固体電解質と、前記固体電解質の表面に形成された外部電極と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載の集電構造。

請求項8

内部電極、固体電解質、外部電極を含むチューブ型熱変換発電セルの集電構造製造方法において、(i)内部電極、固体電解質、外部電極を含むチューブ型熱変換発電セル、請求項1の第1集電体、第2集電体、伝導媒介体であるリードワイヤを準備する段階と、(ii)前記第2集電体に前記伝導媒介体であるリードワイヤを連結する段階と、(iii)前記リードワイヤが連結された前記第2集電体を前記第1集電体で包んで集電構造を形成する段階と、(iv)前記集電構造を前記チューブ型熱変換発電セルに挿入する段階と、(v)前記チューブ型熱変換発電セルに挿入された前記集電構造の前記第2集電体によって前記集電構造が前記チューブ型熱変換発電セルの内部電極に密着する段階とを含むことを特徴とする、集電構造製造方法。

請求項9

前記(ii)段階において、前記リードワイヤを前記第2集電体の孔に締結することを特徴とする、請求項8に記載の集電構造製造方法。

請求項10

MTECセルにおいて、請求項1の前記集電構造を含むチューブ型熱変換発電セル、前記チューブ型熱変換発電セルの下部に位置して絶縁及び密封の機能を行う接合部を含むことを特徴とするAMTECセル。

請求項11

前記接合部は、気体が通過できるように両面が開放され、中空円筒形状であることを特徴とする、請求項10に記載のAMTECセル。

請求項12

前記接合部は、絶縁性を有する絶縁部、接合性を高めるための金属管を含むことを特徴とする、請求項10に記載のAMTECセル。

請求項13

前記絶縁部は、アルファアルミナアノダイジング金属、琺瑯コーティングされた金属のうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする、請求項12に記載のAMTECセル。

請求項14

前記絶縁部は、溶接オーリングブレージングのうち少なくとも何れか一つの方法で接合されることを特徴とする、請求項12に記載のAMTECセル。

技術分野

0001

本願発明は、熱変換発電セルであるチューブ型電池集電する方法のうち内部集電方法に関するものであって、複数の集電体を含む内部集電構造を用いる。

0002

熱変換発電セルの内部集電方法として熱変換発電セルの内部電極に接触が円滑な多孔性集電体とここに締結される伝導媒介体であるリードワイヤ(wire)を含む技術である。

背景技術

0003

MTEC(Alkali Metal Thermal to Electric Converter)は、熱エネルギーから電気エネルギー生産することが可能な熱変換電気発生装置である。

0004

イオン伝導性を有するベータアルミナ固体電解質(Beta−Alumina Solid Electrolyte:BASE)の両端に温度差を与えれば、セル内部に充電されているNaの蒸気圧の差によってNa+イオンになってから電解質を介して陰極から陽極拡散後、中性化される過程電気が発生する。

0005

この時、低電圧大電流が発生するが、直列並列に連結してモジュール化する場合、大容量発電が可能である。

0006

AMTEC技術は、宇宙用電力源として開発がスタートした技術であって、単位面積当たり高い電力密度、高効率、安定性を保持するという長所がある。

0007

また、熱源は、太陽エネルギー化石燃料廃熱地熱原子炉など多様な熱源を使用できるという長所があり、既存の発電方式とは異なり、タービンモーターのような駆動部なしに電気を生産することができる発電セルから構成され、熱と接触される部位から直接電気を生産することができ、直列又は並列でモジュール化する場合、数kWから数百MW規模の大容量発電が可能である。

0008

廃熱の形態は、排ガス排空気廃温水廃蒸気などがあり、生産工程の製品顕熱反応熱もまた廃熱に分類され、これらの廃熱回収は、腐食性物質を含むか否か、温度及び流量の条件により適用可能な熱交換器の形態及び規格材質なども多様に適用されている。

0009

このような廃熱利用装置としては、廃熱回収器全熱交換器ヒートパイプ式熱交換器などがあり、特別な場合に別途回収システムが考慮されている。

0010

AMTECは、高品質の電気を熱源から直接生産して効率を上げることができ、既存の水力発電火力発電原子力発電潮力発電風力発電などの発電技術を代替できる有望な技術として台頭している。

0011

AMTEC発電技術の特徴のうちの一つは、他の熱電気変換素子に比べて簡単な構造を持ちながらも高いエネルギー変換効率を有することである。

0012

特に太陽電気変換システム(solar thermal power plant)と比較すると、タービンなどの機械的駆動部が必要なく、熱電素子(thermoelectric device)と比較すると、高容量、高効率のシステムに適用することができるという長所がある。

0013

AMTECで電気を生産する過程を具体的に見てみると、Na蒸気が熱源によって高温高圧領域である蒸発器蒸気状態に変わって、Na+がベータアルミナ固体電解質で通過し、自由電子は陰極(anode)から電気負荷で通過して陽極(cathode)に戻ってきて低温低圧領域のベータアルミナ固体電解質の表面から出るイオンと再結合して中性化される過程で電気を発生する。

0014

電気を発生するエネルギー源又は原動力(driving force)は、熱変換発電機内部にNaの蒸気圧が最も大きく作用し、また、作用流体濃度差、温度差によってNaが固体電解質を通過する過程で発生する自由電子を電極を通じて集電することによって発電が可能となる。

0015

固体電解質には、ベータアルミナ(Beta−Alumina)とNASICON(Na super−ionic conductor)が使用される。

0016

しかし、NASICONは長時間高温露出した時、結晶構造の安定性が問題になっている実情である。

0017

ベータアルミナには、beta’−aluminaとbeta’’−aluminaの二種類がある。

0018

beta’
’−aluminaが層状構造がさらに発展しており、Na+イオンの伝導性がはるかに良いため、一般的に使用されている。

0019

中性のNa蒸気は、低圧領域凝縮器内表面で冷却によって凝縮され、毛細管ウィックにより蒸発器に移動して蒸発器で再び蒸気状態に変わる過程を繰り返すことになる。蒸発器の温度は900〜1100Kの範囲にあり、凝縮器の温度は500〜600Kになるのが一般的である。

0020

また、AMTECの熱変換電気発生効率は40%まで可能であり、出力密度が高く、別途の駆動部位が必要ない簡単な構造という長所などを有している。

0021

AMTECの熱変換発電セルで使用されるチューブ型の電池は、一般的に内部電極、電解質、外部電極で構成される。この時、電池から発生する電気を集電するためには、内部電極と外部電極を導体を利用して電気的に連結しなければならないが、チューブ形態の電池の内側面に形成されている内部電極を電気的に連結するには、技術的に困難がある。

0022

チューブ型固体酸化物燃料電池SOFC)の場合、従来の集電体は円筒形の形状を有する集電体を使用し、AMTECの場合、まだ明確に公開されていない状態である。

0023

従来の技術は、単位セル及びシステムの重さを増加させ、多くの製作費用を必要とし、経済性及び単位重量当たりの出力密度低下の要因になり得る。

0024

特許文献1は、多孔性ポリマーウェブ集電体及びその製造方法に関するものであって、特に3次元ネットワーク構造を有する多孔性ポリマーウェブを熱圧着した後に導電膜を形成するに従い電気伝導度が高く、マクロポア(macro−pore)がよく発達して電解質の浸透が容易になされる多孔性ポリマーウェブ集電体及びその製造方法で繊維成形性高分子物質放射して得られたナノ繊維からなり、微細気孔を有する多孔性ポリマーウェブ、及び前記多孔性ポリマーウェブに導電性を付与するために金属を蒸着して形成された導電膜を含むことを特徴とする。しかし、高温の環境で容易に損失なしに電気を集電する方法に関する問題点は依然として残っている。

先行技術

0025

韓国公開特許第10−2011−0138862号

発明が解決しようとする課題

0026

AMTECに含まれる熱変換発電セル(Thermal To Electric Converting Cell)で電気を集電するためには、通常、ベース(BASE)チューブの内部電極は電子が発生する陰極(anode)が形成され、外部電極は電子とNa+イオンが再結合して中性のNaに還元される陽極(cathode)として活用されており、それぞれの電極で電気を集電して導線を介して回路として構成されなければならない。この過程で、外部の集電は金属性メッシュ(mesh)及びワイヤ(wire)を利用して電極を巻く方式で容易に電気を集電することができるが、内部電極は容易に損失なしに電気を集電するのに困難がある。

課題を解決するための手段

0027

内部電極、固体電解質、外部電極を含むチューブ型熱変換発電セルの内部集電構造であって、前記チューブ型熱変換発電セルの内部電極に密着する第1集電体、前記多孔性の第1集電体をチューブ型熱変換発電セルに内部固定して前記内部電極に密着させる第2集電体、前記第1集電体と前記第2集電体との間に位置する伝導媒介体であるリードワイヤを含む内部集電構造を用いる。

0028

前記集電体とワイヤの連結は、前記リードワイヤを前記第2集電体に締結する方法を用いる。

発明の効果

0029

熱変換発電セルであるチューブ型の電池で集電する方法のうち内部集電方法に関するものであって、複数の集電体を含む内部集電構造を用いる。

0030

熱変換発電セルの内部集電方法として内部集電構造の集電体が熱変換発電セルの内部電極と密着して接触が円滑になされ、集電体と連結される伝導媒介体であるリードワイヤの締結方法が容易であり、従来の内部集電の困難さを解決することができる。

0031

前記リードワイヤの締結方法は、溶接の方法、結び目を形成する方法など多様に具現され得るだろう。

図面の簡単な説明

0032

本願発明による内部集電構造を示す。
本願発明による内部集電構造の製造方法を示す。
本願発明の実施例による内部集電構造を示す。
本願発明によるチューブ型熱変換発電セルを示す。
本願発明の実施例によるAMTECセルを示す。

実施例

0033

図1は、本願発明による内部集電構造を示す。

0034

内部電極210、固体電解質230、外部電極240を含むチューブ型熱変換発電セル200の内部集電構造100において、前記チューブ型熱変換発電セル200の内部電極に密着する第1集電体120、前記第1集電体120をチューブ型熱変換発電セル200の内部に固定して前記内部電極210に密着させる第2集電体110、前記第1集電体120と前記第2集電体110との間に位置する伝導媒介体であるリードワイヤ(lead
wire)130を含むことが可能である。

0035

前記第1集電体120は、多孔性構造としてニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタニウム(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、水銀(Hg)、アルゴン(Ar)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、リチウム(Li)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)のうち少なくとも何れか一つ以上を含むことが好ましいが、これに限定される訳ではない。

0036

例えば、前記第1集電体120はフェルト(felt)状の多孔性構造で具現されていてもよい。

0037

前記第2集電体110は、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、チタニウム(Ti)、タングステン(W)、銅(Cu)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、チタニウム(Ti)、アルミニウム(Al)、マンガン(Mn)、水銀(Hg)、アルゴン(Ar)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、リチウム(Li)、パラジウム(Pd)、バナジウム(V)、炭素(C)、ゲルマニウム(Ge)、ロジウム(Rh)、イリジウム(In)のうち少なくとも何れか一つ以上を含むことが好ましいが、これに限定される訳ではない。

0038

前記第2集電体110は、弾性及び伝導性を有する金属で孔(Hole)が形成された構造であることが好ましいだろう。

0039

例えば、前記第2集電体110は、孔が形成された四角形の金属面を中空円柱形状にローリング(Rolling)した構造で具現されていてもよい。

0040

前記孔の大きさ、個数、形状などは、製造されるチューブ型熱変換発電セルによって多様に変形して製造されてもよい。

0041

また、前記第2集電体110は、弾性及び伝導性を有する金属で孔が形成された四角形の金属面を巻き物形状でローリングした構造で具現されていてもよい。

0042

前記固体電解質230は、ベータアルミナ(beta−alumina)系又はNASICON(Na super−ionic conductor)系固体電解質の何れか一つであることが好ましいが、これに限定される訳ではない。

0043

また、ベータアルミナには、beta’−aluminaとbeta’’−aluminaの二種類がある。

0044

beta’’−aluminaが層状構造がさらに発展しており、Na+イオンの伝導性がはるかに良いため、一般的に使用されている。

0045

前記内部電極210及び外部電極240は、Mo,Ni,Al,PtW,RhW,TiC,TiN,SiN,RuO,Ru2O,Rh2Wのうち少なくとも何れか一つ以上を含むことが好ましいだろう。

0046

前記チューブ型熱変換発電セル200は、チューブ形態である金属支持体220、前記金属支持体220の内部表面に形成された内部電極210、前記チューブ形態である金属支持体220の外部表面に形成された固体電解質230、前記固体電解質230表面に形成された外部電極240を含む。

0047

前記金属支持体220と前記金属支持体220の内部表面に形成された内部電極210は、一つで構成されていてもよい。すなわち、金属支持体220に作用する内部電極210を形成して使用してもよい。

0048

内部電極210、固体電解質230、外部電極240を含むチューブ型熱変換発電セル200の内部集電構造100の製造方法において、内部電極210、固体電解質230、外部電極240を含むチューブ型熱変換発電セル200、前記記載された第1集電体120、第2集電体110、伝導媒介体であるリードワイヤ130を準備する段階、前記第2集電体110に前記伝導媒介体であるリードワイヤ130を連結する段階、前記リードワイヤ130が連結された前記第2集電体110を前記第1集電体120で包んで集電構造を形成する段階、前記集電構造100を前記チューブ型熱変換発電セル200に挿入する段階、前記チューブ型熱変換発電セル200に挿入された前記集電構造100の前記第2集電体110の弾性によって前記集電構造100が前記チューブ型熱変換発電セル200の内部電極210に密着する段階を含んでいてもよい。

0049

前記第2集電体110に前記伝導媒介体であるリードワイヤ130を連結する段階において、前記リードワイヤ130を前記第2集電体110の孔に締結することが好ましいだろう。

0050

前記リードワイヤ130を前記第2集電体110の孔に締結する一例の方法としては、前記リードワイヤ130に結び目構造を形成し、前記結び目構造を前記第2集電体110の孔に引っかかるように(jammed)してもよい。

0051

また、前記リードワイヤ130を溶接して前記第2集電体110に締結する方法であってもよい。

0052

このように、前記リードワイヤ130を前記第2集電体110に締結する方法は、従来に使用される締結方法を含んで多様に具現することができる。

0053

前記チューブ型熱変換発電セル200に挿入された前記集電構造100の前記第2集電体110の弾性によって前記集電構造100が前記チューブ型熱変換発電セル200の内部電極210に密着し、内部集電構造100の第1集電体120が熱変換発電セルの内部電極210と密着して接触が円滑になされるようにすることができる。

0054

また、前記集電構造100が前記チューブ型熱変換発電セル200の内部電極210に密着することは、前記第2集電体110の弾性によっても可能なことであり、前記第2集電体110が弾性の性質を持っていなくても、前記第2集電体110と前記チューブ型熱変換発電セル200の大きさを調節することによっても、前記集電構造100が前記チューブ型熱変換発電セル200の内部電極210に密着するように具現することができる。

0055

AMTECセル300において、本願発明の集電構造100を含むチューブ型熱変換発電セル200、前記チューブ型熱変換発電セル200の下部に位置して絶縁及び密封の機能を行う接合部250を含んで構成されていてもよい。
前記接合部250は、気体が通過できるように両面が開放され、中空の円筒形状であることが好ましいだろう。
前記接合部250は、絶縁性を有する絶縁部251、接合性を高めるための金属管252を含んでいてもよい。

0056

前記AMTECセル300をモジュール化する方法としては、前記接合部250は前記チューブ型熱変換発電セル200と接合する部分に熱変換発電セル200が挿入されるように溝が形成されている絶縁部251、前記溝に前記チューブ型熱変換発電セル200が挿入された後、その残りの空間に形成される密封部を含んで構成され、前記チューブ型熱変換発電セル200の外部電極240は、前記溝に挿入されず前記内部電極210又は固体電解質230の下端が溝に挿入されて固定され、前記密封部は、気体が通過しないように密封することになっており、前記絶縁部251と前記チューブ型熱変換発電セル200を接合することが可能であるが、これに限定される訳ではないのは当然だろう。

0057

前記絶縁部251は、アルファアルミナ(alpha alumina)、アノダイジング(anodizing)金属、琺瑯コーティングされた金属の少なくとも何れか一つを含んで構成されていてもよい。

0058

また、前記密封部は、カーボンリングゴールドリングシルバーリングブレージングフィラー(brazing filler)のうち少なくとも何れか一つを含むことが好ましく、前記接合部250の絶縁部251は、溶接、オーリング(O−ring)、ブレージング(brazing)のうち少なくとも何れか一つの方法で接合されることが好ましいだろう。

0059

本発明を添付された図面と共に説明したが、これは本発明の要旨を含む多様な実施形態の中の一つの実施例に過ぎず、当業界で通常の知識を有する者が容易に実施することができるようにするところにその目的があるので、本発明は、前記説明された実施例にのみ限定されるのではないことは明確である。したがって、本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解釈されるべきであり、本発明の要旨を外れない範囲内での変更、置換、代替などによりそれと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるだろう。また、図面の一部の構成は、構成をより明確に説明するためのもので、実際よりも誇張されたり縮小されて提供されたものであることを明確にする。

0060

100 内部集電構造
110 第2集電体
120 第1集電体
130リードワイヤ(lead wire)
200チューブ型熱変換発電セル
210内部電極
220金属支持体
230固体電解質
240外部電極
250接合部
251絶縁部
252金属管
300 AMTECセル

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